滴灌施肥技术可提高氮素吸收效率，进而提升冬季小麦的产量和稳定性，且这种效果在不同种植密度下均表现优异 周小燕、 钱梅、 王发明、 梁凤建、 高大鹏、 冯??、 王永辉、 张福成、 胡小军

《Plants》：Drip Fertigation Enhances Nitrogen Uptake and Improves Winter Wheat Yield and Stability Across Planting Densities Xiaoyan Zhou, Mei Qian, Faming Wang, Fengjian Liang, Dapeng Gao, Shangzong Feng, Yonghui Wang, Fucheng Zhang and Xiaojun Hu

　　

三、摘要翻译 滴灌施肥（DF）日益被用于提高冬小麦生产力，但其与种植密度（PD）的交互作用及潜在源库机制仍未充分量化。本研究在两个生长季中，评估了两种水氮管理模式——常规管理（Conventional Management, CM）和DF——下，广泛PD梯度（100–800 seeds m?2）的冬小麦表现。测定了籽粒产量、产量构成、群体性状、干物质生产、源库指数、冠层氮状态、氮吸收及氮利用效率。跨季节结果显示，DF较CM使籽粒产量提高15.4–20.8%。两种模式下产量对PD均呈二次响应；然而，DF将最佳PD上限（456–487 seeds m?2）较CM（377–378 seeds m?2）上移，并在更宽PD范围内维持近最大产量。DF通过增加有效茎比例和每穗粒数提高群体生产力，导致单位面积粒数（库容）增加。DF还强化了灌浆期源能力：花后干物质生产增加15.5–17.6%，且与产量强相关（r2≥ 0.819）。源库分析表明，DF关联更多密度处理同时呈现高粒数和高花后干物质积累，这种模式与更宽高产密度范围一致。花后氮素吸收增强可能促进此响应：DF提高开花期氮营养指数（Nitrogen Nutrition Index, NNI），并使花后氮吸收显著增加47.7–49.5%，从而提高成熟期总氮吸收及籽粒氮积累。DF使肥料氮回收效率（Recovery Efficiency of N fertilizer, REN）和农学效率（Agronomic Efficiency of N fertilizer, AEN）分别提高33.9–42.3%和26.7–30.9%。综上，DF改善氮吸收与源库协调，实现高产并减少种植密度偏离最优值时的产量损失。

四、论文解读

研究背景与意义

冬小麦是全球粮食安全基石，其产量形成对种植密度（PD）和水氮管理高度敏感。常规管理（CM）依赖少量灌溉配合大量基施及单次追肥，易导致氮素供应与作物需求时空错位，在高密度下加剧群体竞争，限制穗发育与灌浆，降低产量稳定性。滴灌施肥（DF）整合灌溉与分期施氮至根区，有望通过优化根区氮有效性、维持冠层功能，缓解密度诱导的源库限制，但DF与PD的交互机制及源库调控路径尚未系统解析。为此，研究人员开展两年田间试验，比较CM与DF在宽PD梯度下的产量形成与氮素利用特征，成果发表于《Plants》，为冬小麦高产稳产栽培提供理论支撑。

关键技术方法

研究于2022–2024年在山东郯城（34°42′ N, 118°25′ E）开展裂区试验，主区为水氮模式（CM vs DF），副区为8个PD（100–800 seeds m^?2），品种为“临麦9号”。CM采用60%基施+40%拔节期追肥，漫灌3次；DF采用40%基施+60%分4次追施（返青、拔节、孕穗、开花期），滴灌6次。测定指标包括：产量及构成、群体动态（最大茎数、有效茎比例）、干物质积累（开花期、花后、成熟期）与收获指数（Harvest Index, HI）、源库协调（单位面积粒数与花后干物质积累关系）、冠层特征（叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）、氮营养指数（NNI））、氮吸收（开花期、花后、成熟期）及氮利用效率（氮肥偏生产力（NUE_G）、AE_N、RE_N），并通过相关分析解析产量与源库、氮吸收的关联。

研究结果

1. 产量表现与产量构成

跨季节DF较CM增产15.4–20.8%，且产量对PD呈二次曲线响应，但DF最佳PD（456–487 seeds m^?2）高于CM（377–378 seeds m^?2），并在PD3–PD6维持近最大产量。产量构成中，DF使单位面积穗数、每穗粒数、千粒重分别平均增加6.2%/5.7%、5.5%/4.6%、2.6%/8.3%，单位面积粒数峰值推迟至PD5–PD6（CM为PD4），表明DF扩大了高产密度范围。

2. 群体大小与个体生产力

DF略降低最大茎数（?4.9%至?6.9%），但显著提高有效茎比例（10.4–12.3%）和中高密度下单穗产量（7.0–11.4%），说明DF通过优化群体结构，减少无效分蘖，提升个体生产力。

3. 干物质生产与收获指数

DF使成熟期干物质与HI分别增加10.5–11.1%和4.5–9.7%；花后干物质生产较CM提高15.5–17.6%，且与产量强相关（r²≥ 0.819），表明花后源能力增强是DF高产的关键。

4. 高产实现的源库协调

以单位面积粒数（库容）和花后干物质积累（源供应）为指标，CM下PD1、PD7–PD8表现为库源双限，PD3–PD4源库匹配较好；DF下PD3–PD6多数处理同时具有高粒数和高花后干物质积累，源库协调模式更优，支撑更宽高产密度范围。

5. 开花期叶面积指数与氮营养指数

DF较CM提高开花期LAI（7.3–8.4%），且LAI随PD递增；NNI随PD升高而下降，但DF使NNI均值提高2.7–3.1%，并在中低密度维持NNI > 1.0，表明DF缓解了高密度下的氮稀释效应。

6. 氮吸收与利用效率

DF显著提高各生育阶段氮吸收：开花期（NA）增加7.3–7.0%，花后（NPA）激增47.7–49.5%，成熟期（NUP）增加13.8–12.4%，籽粒氮积累（GNA）增加15.7–21.4%。氮利用效率方面，DF使AE_N提高26.7–30.9%，RE_N提高33.9–42.3%，且RE_N峰值密度从CM的PD4上移至DF的PD5，表明DF优化了氮素时空匹配。

7. 相关性分析

产量与单位面积粒数（r²≥ 0.602）、花后干物质积累（r²≥ 0.819）显著正相关；氮吸收（NA、NPA、NUP）与粒数强相关（r²≥ 0.748），证实氮素吸收是连接源库协调与高产的核心纽带。

结论与讨论

研究表明，DF通过“优化氮素时空供应—增强花后氮吸收—强化源库协调”路径，实现冬小麦高产与密度适应性提升：一方面，DF将最佳PD上限上移并拓宽高产范围，减少密度偏离最优值的产量损失；另一方面，DF显著提高氮吸收效率与农学效率，缓解常规模式的氮素供需错位。该结果为集约化麦区通过水氮管理优化群体结构、实现高产稳产提供了重要理论与实践依据。